还原型谷胱甘肽对煤中活性结构的抑制机理研究

摘要

抗氧剂还原型谷胱甘肽(GSH)对煤氧化自燃进程具有明显的惰化作用.为明晰GSH对煤中不同活性结构的抑制效果的差异,本文制备了相应的活性结构模型化合物,通过程序升温试验和X射线光电子能谱技术探究GSH对各活性基团氧化的抑制效果,并采用量子化学方法分析GSH与活性结构间的相互作用和反应活性.结果表明:虽然不同模型化合物的初始产气温度不同,但加入GSH后,各模型化合物的初始产气温度均有不同程度的增加,且整个过程中释放的CO含量也基本低于处理前样品.经GSH处理的模型化合物氧化过程中高价态含氧官能团的变化均低于处理前,说明GSH能有效抑制这些活性结构的氧化进程,这与宏观试验中指标气的释放减少是一致的.各模型化合物中的反应位点集中在亚甲基、羟基、羧基、甲氧基和巯基等附近;GSH中的活性位点则集中在S—H键附近.反应过程中,除GSH与噻吩间的相互作用一直维持范德华力外,GSH与其余模型化合物间的相互作用均可从范德华力转换成共价键作用并发生自发进行的放热反应,说明GSH是与煤中关键活性结构发生反应从而阻断煤自燃过程的.对比GSH与各活性结构的反应活性,GSH对烃类官能团和硫醇类含硫结构的惰化效果明显优于含氧官能团和芳烃官能团.研究结果为实现还原型谷胱甘肽的工业应用提供理论支持.

关键词

模型化合物 / 还原型谷胱甘肽 / 活性基团 / 量子化学计算